JPH01199423A

JPH01199423A - 電解コンデンサのエージング装置

Info

Publication number: JPH01199423A
Application number: JP63024384A
Authority: JP
Inventors: Etsuo Shirafuji; 白藤　悦雄
Original assignee: Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-02-04
Filing date: 1988-02-04
Publication date: 1989-08-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、製品化最終処理として陽極側電極の化成酸
化皮膜の修復、特性の安定化および均一化のため、電解
コンデンサのエージング処理に用いるエージング装置に
関する。

〔従来の技術〕

一般に、電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を持
つ陽極と、誘電体酸化皮膜を持たない陰極とを、両極間
にセパレータを介在させて対向させるとともに、電解液
を含浸させて外装ケースに封入したものである。陽極お
よび陰極には、共にエツチング処理されたアルミニウム
箔などが用いられるが、陽極にはその表面にさらに化成
処理によって誘電体酸化皮膜が形成されている。そして
、これら陽極および陰極は、内部リードがステッチ加工
などによって接続されるとともに、所定の長さおよび幅
に裁断された後、セパレータを挟んで円筒状の電解コン
デンサ素子として巻回され、電解液の含浸の後、外装ケ
ースに封入されるのである。

このような機械的な加工を経た陽極は、内部リードの接
続、裁断および巻回などによって機械的応力を受け、そ
の地金部分の露出ないし誘電体酸化皮膜に欠損を生じる
のである。このような欠陥を持つ陽極では、電解コンデ
ンサの特徴的な機能である自己修復作用のみに任せたの
では、特性の安定化、均一化が得られず、それを補償す
る最終処理として、誘電体酸化皮膜の欠損部分を修復し
て特性の安定化処理および再化成処理であるエージング
処理が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、エージング処理は、電流制御素子に抵抗および定
電流素子を用いて、電解コンデンサの定格（低圧、中圧
および高圧）、電解液の種類、容量などに対応するエー
ジング電圧およびエージング電流を設定し、連続した電
圧および電流によって行われている。すなわち、エージ
ング処理前の電解コンデーンサは特性のばらつきを持っ
ていることから、個々の電解コンデンサに対し、そのば
らつきに対応したエージング人力を加えることが望まし
い、しかし、生産レベルで個々の電解コンデンサについ
て、エージング入力を変えることは非常に困難である。

また、エージング時間を早めるために、エージング入力
を高くすると、特性のばらつきによる電解コンデンサの
発熱や急激な化学変化による内部圧力の増大が生じ、破
壊するおそれがある。そこで、生産ラインでは、複数の
電解コンデンサに対応する電流制御素子などを共通化す
るとともに、エージング処理の安全性を高めるため、低
電圧、低電流から開始し、時間の経過によって電圧や電
流を増加する方法が取られ、エージング処理が長時間化
する傾向があった。

従来、エージング処理時間を短縮したエージング方法と
して、特公昭６２−５６６４８号「電解コンデンサのエ
ージング方法」がある。このエージング方法ではエージ
ング処理を間欠的に行い、放電処理を行う点で特徴的で
あるが、エージング処理そのものは、連続的な電圧、電
流を用いているため、エージング処理時間が依然として
長いという欠点がある。

このため、出願人は、電解コンデンサに対するエージン
グ入力を電気的なファクタを制御してエージング処理の
最適化を図り、エージング時間の短縮化とともに、製品
の均一化、安定化など再化成特性を改善した電解コンデ
ンサのエージング方法を提案した。

そこで、この発明の目的は、電解コンデンサのエージン
グ特性が漏れ電流と密接な関係を持っているので、漏れ
電流特性に対応させてエージング出力の制御を行い、効
率的かつ効果的なエージング処理を実現したエージング
装置の提供にある。

また、この発明の他の目的は、エージング処理に伴う漏
れ電流の減少特性が電解コンデンサの充電特性に近似し
ていることに着目し、電解コンデンサによって電圧制御
を行うことにより、効率的なエージング処理を実現した
エージング装置の提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の電解コンデンサのエージング装置は、第１図
に示すように、周期性を持つ間欠的なエージング出力を
発生する電源２と、この電源２からエージング出力の下
限値をエージング時間の経過に従って上昇させる電圧制
御手段（電圧制御部４）とを備えたものである。

また、この発明の電解コンデンサのエージング装置は、
第１図に示すように、電圧制御手段（電圧制御部４）に
電解コンデンサ６を用いたものである。

〔作　　用〕

電源２からエージングすべき電解コンデンサ１２、〜１
２Ｎに対して周期性を持つ間欠的なエージング出力を加
えた場合、電解コンデンサ１２１〜１２ｓには、そのエ
ージング出力に応じて周期的、間欠的なレベルを持つエ
ージング電流が流れる。エージング出力の上限値でエー
ジングの動作区間、その下限値で休止区間となり、換言
すれば、電解コンデンサ１２．〜１２ｍは、動作区間で
発熱、休止区間で冷却が行われる。すなわち、交互に発
熱、冷却を繰り返し、化成反応が行われる結果、異常な
発熱や熱的蓄積を生じることなく、エージングの立上げ
が行われるのである。

ところで、このようなエージング処理について、漏れ電
流特性を見ると、エージング開始当初では、誘電体酸化
皮膜の欠損に応じて相当大きな漏れ電流が流れるが、エ
ージング処理時間の経過に従ってその値は低減され、定
常値に移行するのである。

すなわち、これを内部抵抗で見ると、エージング開始当
初では抵抗値が低く、短絡状態に近い状態であるが、誘
電体酸化皮膜の修復によって抵抗値が高くなる。これを
電圧で見ると、コンデンサ層に対する電荷の蓄積によっ
て端子電圧が漏れ電流特性と相反して増加傾向を持つの
である。換言すれば、誘電体酸化皮膜の修復は、電解コ
ンデンサとして必要な耐圧が実現されることをも意味す
るのである。

そこで、周期性を持つ間欠的なエージング出力に対し、
電圧制御手段（電圧制御部４）は、その下限値をエージ
ング時間の経過に従って上昇させ、最終的に定電圧化さ
せる。

したがって、このようにエージング開始から漏れ電流が
減少していくに従って、周期性を持つ間欠的なエージン
グ出力の下限値をエージング時間に従って上昇させるこ
とにより、エージングの初期では周期性を持つ間欠的な
エージング出力によって立上げを早め、エージング処理
の進行に従ってエージング出力の実行値を増大させるこ
とで、効率的かつ効果的なエージング処理が実現される
のである。

そして、電圧制御手段（電圧制御部４）に電解コンデン
サ６を用いれば、エージングすべき電解コンデンサ１２
．〜１２．の漏れ電流の減少特性に、電解コンデンサ６
の充電特性を対応させた電圧制御を行うことができ、極
めて簡単な構成によって、効率的かつ効果的なエージン
グ処理が実現されるのである。

〔実　施　例〕

第１図は、この発明の電解コンデンサのエージング装置
の実施例を示す。

電源２は、電圧、電流、周波数、デユーティ比など、周
期性を持つ間欠的なエージング出力を発生するエージン
グ電源であり、電解コンデンサのエージング処理の電気
的なファクタを任意に制御可能な、たとえば、電気的な
ファクタが制御されるパルス電源を以て構成される。

この電源２の出力部には、電源２からのエージング出力
の下限値をエージング時間の経過に従つて上昇させ、上
限値に移行させる電圧制御部４が設置され、実施例では
、電圧制御部４として電解コンデンサ６が設置されてい
る。電圧制御部４としては、電源２からのエージング出
力の下限値をエージング時間の経過に従って上昇させ、
上限値に移行させる機能を持つプログラマブル電源回路
などの回路手段によって構成してもよく、電解コンデン
サ６はその一例に過ぎない。

そして、電解コンデンサ６には、一方の端子側に逆流防
止用の複数のダイオード８を介して複数対の接続端子１
０ａ、１０ｂが設けられ、各接続端子１０ａ、１０ｂ間
のそれぞれには、製造後、最終処理としてのエージング
処理を行うための同定格の電解コンデンサ１２１，１２
□　・・・１２Ｎが接続されている。

このエージング装置において、周期性を持つ間欠的なエ
ージング出力として第２図のＡに示すパルス電圧ｖＰを
用いた場合を説明する。

電源２から加えられるエージング出力としてのパルス電
圧■、は、特定の繰返し周波数ｆを持ち、時間Ｔ、でエ
ージング出力の上限レベルとしての上限電圧ｖＨ（〉Ｏ
）、時間Ｔ２でエージング出力の下限レベルとしての下
限電圧ＶＬ＝Ｏ、デユーティ比ｒはＴｌ　／　（ＴＩ　
＋Ｔｔ　）である、このようなパルス電圧■Ｐを以てエ
ージング処理を行うと、各電解コンデンサ１２＋〜１２
ｓは、時間Ｔ、で通電、時間Ｔ２で遮断によって時間Ｔ
、で発熱、時間Ｔ、で冷却が交互に行われ、その繰返し
は周波数ｆ、発熱時間はデユーティ比ｒに依存する。

このような周波数ｆ、電圧Ｖイ、ｖＬおよびデユーティ
比ｒなどの電気的なファクタは電源２側で調整され、電
解コンデンサ１２１〜１２１４のに′格値によって設定
するものとする。

そして、エージング処理は供給する電荷量に依存し、エ
ージング時間の短縮化は電荷量を如何に短時間に供給す
るかに関係するので、第２図のＢに示すように、電圧制
御部４の下限電圧■１の制御によって、パルス電圧Ｖ、
の下限電圧ｖＬを初期値Ｏとし、上限電圧ｖＨと交互に
到来する下限電圧■Ｌを時間の経過に従って徐々に上昇
させ、上限電圧ｖＨに近付けるのである。このような下
限値■、の上昇は、電解コンデンサ１２．〜１２Ｎのエ
ージング反応に対応し、その耐圧の上昇に応じたものと
するのが有効である。

したがって、このようなエージング処理によると、エー
ジング開始当初ではパルス電圧ｖｒによってパルス電流
が電解コンデンサ１２＋〜１２ｇに流れ、発熱と冷却が
交互にしかも最適な時間間隔を以て行われ、再化成の立
上り時間の短縮化が図られる。連続した直流電圧を用い
た場合、連続した発熱が生じるため、従来では初期のエ
ージング電圧、電流を抑え、段階的な電圧、電流を上昇
させるような掻作が必要であ・ったが、この実施例のよ
うに、エージング出力を間欠的、周期的にすれば、初期
から最終的なエージング電圧（ＶＷ）を与えても、異常
な漏れ電流および発熱ないし熱的な蓄積を伴うことがな
く、エージング効率を高め、エージング処理の短縮化が
可能になる。

そして、漏れ電流が減少していくに従って、パルス電圧
■２の下限電圧■、を上昇させることによって、電解コ
ンデンサ１２ｔ〜１２．４に対するエージング出力の実
行値が増大され、効率的かつ効果的なエージング処理が
実現されるのである。

このようなパルス電圧ＶＰによるエージング処理は、実
行的な電流可変を行うことであり、エージングに寄与す
る最大電流は、実行電流よりも大きく、不良品のデバッ
グ（ｄｅｂｕｇ）機能が実現される。すなわち、エージ
ング処理を行う電解コンデンサ１２＋〜１２工は、個々
の特性が不揃いであって、極端な場合、欠陥品に近いも
のも含まれていても、その欠陥品の電解コンデンサに集
中的に電流が流れ、電解コンデンサが破壊に至るため、
他の正常な電解コンデンサのエージング処理が不十分に
なるおそれはなく、パルス電圧■、など周期性を持つ間
欠的なエージング出力を用いて下限電圧■、を制御する
ことによって、エージング処理の信穎性および安全性が
より高められるのである。

そして、実施例のように電圧制御部４に電解コンデンサ
６を用いれば、エージングすべき電解コンデンサ１２．
−１２Ｎの漏れ電流の減少特性に、電解コンデンサ６の
充電特性を対応させることができ、極めて簡単な構成に
よって、エージング処理に最適な電圧制御を実現するこ
とができる。

なお、電圧制御部４によるパルス電圧Ｖ、の下限電圧■
、の上昇には、第２図のＢに示すように、単一のパルス
間隔ごとに緩やかな段階値で変化させることも一方法で
あるが、複数のパルスをグループ化し、あるいは、エー
ジング時間を分割し、一定電圧または段階的ないし連続
的に上昇するようにしてもよい。

また、実施例では周期性を持つ間欠的なエージング出力
としてパルス電圧■、を用いた場合について説明したが
、周期性を持つ間欠的なエージング出力として交流半波
整流波形の電圧や電流、三角波電圧、電流を用いてもよ
い。

また、電圧制御部４としての電解コンデンサ６は、エー
ジング中の電解コンデンサを以て充当させることも可能
である。

〔実験結果〕

定格電圧４００Ｖ、静電容量４７μＦの電解コンデンサ
に対し、エージング出力に周波数１ｋＨｚ、デユーティ
比１／２、上限電圧ｖＮを４２５■に設定したパルス電
圧ＶＰの下限電圧ｖＬを電解コンデンサ６の充電によっ
て上昇させた場合と、４２５■の連続した電圧を用いた
場合のエージング結果を第３図に示す、第３図において
、Ｘはパルス電圧ｖＰによる電解コンデンサの端子電圧
、Ｙは連続した電圧による電解コンデンサの端子電圧、
ＺはＸに対応した電解コンデンサ素子の温度を示す。

この結果から明らかなように、連続電圧を用いた場合に
比較し、周期性を持つ間欠的なエージング出力としてパ
ルス電圧ｖＰを用いて、その下限電圧■、を上昇させた
場合には、電解コンデンサの端子電圧の立上りが早く、
エージング処理時間が１／４程度に短縮されることが判
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、エージングす
べき電解コンデンサに対し、周期性を持つ間欠的なエー
ジング出力を与え、その下限値をエージング時間の経過
に従って上昇させると、発熱と冷却とを交互に繰り返し
なからエージング処理が進行し、エージングの進行に応
じて下限値を上昇させるので、最終的にはエージングに
定電圧を用いた場合と同様の作用が得られ、エージング
処理の立上り時間の短縮およびエージング特性に応じた
エージング出力によってエージング処理の最適化を図る
ことができ、均一性、安定性を高めた信輔性に優れた製
品を生産することができる。

また、この発明によれば、電圧制御手段に電解コンデン
サを用いることにより、極めて簡単な構成によって、エ
ージング特性の最適化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電解コンデンサのエージング装置の
実施例を示す図、第２図は第１図に示したエージング装
置のエージング出力を示す図、第３図はこの発明のエー
ジング装置および従来のエージング装置を用いた場合の
エージング特性を示す図である。２・・・電源４・・・電圧制御部（電圧制御手段）６・・・電解コンデンサ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）周期性を持つ間欠的なエージング出力を発生する
電源と、この電源から前記エージング出力の下限値をエージング
時間の経過に従って上昇させる電圧制御手段とを備えた
電解コンデンサのエージング装置。
（２）前記電圧制御手段に電解コンデンサを用いた請求
項１記載の電解コンデンサのエージング装置。